TW317046B - - Google Patents

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經濟部中央橾準局貝工消费合作社印製 A7 B7五、發明説明（1 ) 本發明係Μ於一種用於霣動熔化機（例如，«弧爐）的 供應直流霣流之裝置。 一種供應直流《流至霣弧爐之功率轉換器在歐洲公開 之文件0 622 974中已為人所知，此功率轉換器將所吸 收之無效功率大約保持在定值。此棰習知之供應直流® 流至霣弧爐的功率轉換器具有一個三相霣流變壓器，其 副線圔與受控制之半導《相連接，由歎洲公開之文件 0 622 974中已知之整流器的特激是一種具有兩届無負 載分支之所諝無負載回路，以此回路應可遴免無效負載 (或稱霣抗性負載），因此，此二負載分支與此變壓器之 ψ 副線圏的星形接點相連，以此方式來減少無效功率會產 生各種缺黏。其中之一為副線圈之星形接點必須向外引 出且處於完全可負載之吠態，逭種方式不但使變壓器之 结構大小镨加，而且使此種變Κ器之成本增加。另一缺 點是由於在此裝置中使用無載回路所造成，由於無載回 路必須引導整流器之全部霣流可在40000Α之範園中） 至組件中.其製造是#常昂贵的。利用多個平行連接之 冷卻二檯體來製造通常在成本上非常高。其它在構造上 之特激。例如由副線圈拉出之完全可負載之星形接黏Μ 及無載回路不僅會造成較高之成本，而且使可靠度降低 及因此影響整流器之可用性。 本發明之目的是提供一種用於霣動熔化機（例如，® 弧爐）之整流器，》此装置可使有效功率和無效功率之 波動所造成之《壓波動變為最小，且仍然可達成霣弧爐 -3- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) '装. __ 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 317046 A7 \ B7五、發明説明（2 ) 之最佳搡作。因此，相對於習知之方式來降低溝造上之 費用是值冉的，由此可降低此種整流器之成本及提高其 可靠度。 依據本發明，此目的可》供應直流電流至霣動熔化櫬 (特別是《弧爐）之装置來解決，此装置至少有一變壓器 ,其主嬢IBM三相«流供應且至少具有一個Μ級副 線圏供應三相電浪整流器，整流器則鑰出單向之霣懕和 單向之«流至負載，其中每一细鑲園之橋式分支係每相 至少各由兩個受控制之半導《所構成，各相之控W角度 是不相同的且需諝整成在沒有其它之無載回路時至少所 吸收之無效功率仍保持在大約為定值之情況。K此種方 式，相對於具有無載回路（其可保持所吸收之無效功率 在大约為定值之情況）之習知整流器，可產生一種非常 有利且較可靠之裝置Μ供應直浼霣潦至電動熔化機。在 本發明之直流«流供應装置中一方面不需昂貴之無載回 路，另一方面亦不需要由變壓器拉出完全可負《之星形 接點。 (請先閣讀背面之注意事項'^寫本頁) ”装 ，tr 經濟部中央橾隼局負工消费合作社印褽 , 算。角其。置 中計度制，成裝 造之角控小造之 梅性制之最所流 利用控式壓ψ)« 有可出方減»潦 種高取當動 直 1 種中窘波 Η應 的一格}率 供 Ϊ&表ne功|«此 i 是 裝別之 1 效 β · 之特存η-_¥§中 3 時 流，髄(0之(ί造 霣元由上成程構 流單或媒造過利 直算度藉所化有 應計角可動熔 一 供個制則波由另 之一控，抗是之 明有算式阻宰明 發具計方於功發 本置 Μ 種由效本 在裝元此使無在 此單 Κ 度中 本紙張尺度逋用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） ν 經濟部十央梯準局負工消費合作社印裝 A7 B7五、發明説明（3 ) 將無效功率固定保持在介於無載直流《足之40ίί和80X (特別是在50Χ和70Χ )之範園中所選取之黏上。 在本發明之另一有利構造中，供應直流《流之裝置可 計算：由所發出之直流電壓間之闞係所形成之控制角 (〇11和£12),每兩相位和控制角之間的 «壓以及額定無效功率，所產生之直流霣流，兩相位和 控制角之間的霣壓闞係。因此，控制角較 有利之方式是由鼷係式 1.35 U ^ = - U ^ ( c 〇 s α 1 + c o s α 2 ) (1) 2 和U係式Q额定 Q额定，相對 ---l/2(sina ι + s i n a 2 ) 1.351^ · Id 100X (2) 經由解出由此二鼷係式構成之具有兩個方程式和兩俚未 知數之方程式系統而得到。在方程式⑴和⑵中，L表示 a 所產生之直滾«懕，IJl為每甬相之間交流«蜃之有效值 [功率w百分比表示之相對額定成 姨疋相河 份，I表示直流霣流。 其它優點和本發明之细節依據圈式和相Μ之申請專利 範園各附羼項說明於Μ下之實施例中。圓式簡單說明如 下： 第1圈供應直流霣流之裝置的霣路原理。 -5- 本紙張尺度適用中國國家樣準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) Τ 装. 訂 五、發明説明（4 ) A7 B7 第2臞依據本發明K六脈波搡作之供«直流霣流之装 置。 第3画依據本發明以十二脈波操作之供應直流«流之 装置。 第1 顯示依據本發明之供應直流霣流之装置1的霣 路原理，其具有一俪整流器2和變臚器3 。變壓器3形 成一種三相«流變壓器，具有三相主埭園5和三相副線 圈6 ,主線圏5連接在能1供應網路4上。有效值為I) 之文流«壓接在二次側之軍相之間。二次侧之每一相位 各與撟式分支7 , 8或9相連接。每一橋式分支7 , 8 或9各具有兩固半辱體（«流β)10, 11, 12及13, 14, 15或在併職連接時具有許多倍之此種半導β。半導《10 ,11和12Κ控制角αι來控制，半導«13, 14, ί5則Μ 控制角α 2來控制。由整流器送出之直流霣流以I來表 示，而由整流器送出之直流霣壓則以U表示。 控制角經由鼷係式 1.35 (c 〇 s α 1 + c 〇 s a 2 ) d L· (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .装. ΐτ 2 (1) 經濟部中央揉準局負工消费合作杜印策 和U係式 额定，相對 1/2 (s i loo% m 來計算，此二闢係式形成一個具有兩個方程式和兩儡未 -6 - 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐）

V ^___^____I 趣濟部中央棣準局貝工消費合作杜印策 Α7 Β7 發明説明（5 ) 知數之方程式系统。方程式②中之Qm _ _ 额芝，相對是权白 分比表示之在理想直流功率1.35·ϋ · J中無效功率之 相對額定成份。《由橇式分支各半部之控制角（a ot 2)的各種控制方式，則整流器2可作為三 痠器〇 第2鼷顬示本發明K六個齦波搡作之供應裒流胃流的 裝置，其具有兩,«變壓器16和17以及兩«三齦波式之直 流電潦分支24和25。變B器16軔17在此例子之嫌造中以 星形連接之方式形成三相變壓器，Μ其主媒鼷18和20* 接在能虽供應繙路23(在此情況為中级霣Ε網路）。變蜃 器16和17之副烺_19和21各與三脈波搡作之Κ流器相建 接.詳如第1圓所示。每一整潦器是直潦電滾分支24和 25之一部份。每一直流霣滾分支24和25各具有兩個含有 半専艚（Μ潦醴）之橋式半分支26和27成29和30W及各有 -«抗潦圈28或31。逭甬個三脈波式之直流《滾分支24 和25併_達接於直流霣潦回咯32ί中。抗涑_28和31另外 _作為瞬間短路«流之限刺及電流波動之整平用.霣流 之波動係因為在霣弧爐32中之熔化邊程中由於阻抗之波 動所造成。必須調整各控制角αΐ1,α 〇2,〇£21和《22使 無效功率繼縝保持定值。此四傾控刺角ccu，a 12, an 和0(22表示四涸自由度。使用四個自由度中之兩俪自由 度來保持此無效功率為定值，且餳移其餘之兩傾在此二 愐三齦波式半導臞分支24和25上之自由度，使其在相位 上互栢成180° 。Μ此種方式，則可藉兩個構造相同之 本紙伕尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210Χ297公釐） (請先聞讀背面之注意事項存填寫本頁) .装· 訂 A7 _B7_ 五、發明説明（6 )

變壓器16和17及三赈波式之剖份直流«流來得到一種六 脈波式之期直流重流。對α 11及0C21或α 12及CC22可薄 擇幾乎相同之值Μ使相位《移180° 。一方面需薄擇ct U 和CC21之間的差異，另一方面亦需選擇（X12和ct22之間 的差異，使得在直流電流分支24和25中之電流於中點之 位置上相等。 控制角Ctl!及0(2!戎及CC22因ft將Μ類似於三鼷 波式搡作之整流器中的控制角a i和0( 2之方式來計算 ,其已描述在第1圆中。 第3 _顯示依據本發明之以十二赈波搡作的供應直流 Ψ 電流之装置，其在此例子之構造中具有兩個三栢霣潦變 壓器35和36。各包含主烺_37或40, Μ及各包含兩個副 媒8· 3 8和3 9或41和4 2。變壓器3 5和3 6之主嬝HI 3 7和4 0連 接在能ft供應網路34(在此情況為中趿霣懕期路）上。在 所舉例子之構造中，主嬢_37和40連接成延伸式之三角 形，副線画38, 39, 41和42則連接成星形。此二《三嬝 鼸式之變®器35和36亦可由四個二線麵式之變壓器來取 代。副烺匾38, 39, 41和42之輪出各與三相直淀霣潦分 支45, 46, 47和48相連接。直流霣流分支45, 46, 47和 48各有一個整流器，如第1圖中所述。每一直流霣潦分 支各具有包含半導體（W滾《)之兩個撟式半分支55和56 ,58和59, 52和53,或61和62,另外邋各具有抗流圈51 ,54, 57或60。直流電流分支45, 46, 47和48併聯連接 於於直流電滾回路64中。因此.每南個直流霣流分支45 8 - 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝- 訂

經濟部中央梯準局負工消費合作社印製 V 經濟部中央樣準局貝工消費合作社印«. A 7 _B7_ 五、發明説明（7 ) 和46,或47和48共同结合成六脈波式操作之直流電流分 支43或44。 第一個六脈波式直流電流回路43之第一個三赈波式直 流«流回路46的控制角是aua和a asa,第一個六脈波 式直流電流回路43之第二個三脈波式直潦電潦回路45的 控制角是a i2b和ctub,第二偭六脈波式直流霄滾回路 44之第一個三臁波式直流®流回咯47的控制角是a 2ia 和ana,第二個六脈波式直流電流回路44之第二個三 脈波式直流電滾回路48的控制角是《22b和cx 2ib。在理 論上，α 11 a 和 a lijj , a 12a 和 a 12b , α 21 a 和 a 21b 以 及0(22a*a22b是相同的，但在實際上係調整成只有極 撖小之差異，Μ便在橋式電路中使部份直流電流保持相 同。此外，需調整控制角使α 11 a, a 11b , α 21 a * a 2¾ 大約相等以等ai2a， a 12b · a 22a， a 22b亦大約相等 。控制角烴這種調整之後，六脈波式直流霣流回路43或 44中此二個三赈波式直流回路45和46或47和48之相位鴒 移即各變成180° 。 變壓器35和36之主線圄37和40之相位互相僱移成30° ，這使六脈波式直滾電流分支43相44之相位僑移成為30° 。經由六脈波式直流電流回路43或44之此種30°之相位 偏移，其併聯鼋路可形成一種十二脈波式之直流電流回 路64。利用埴種方式，不只能量供應網路34之供應電颸 的第2和第4諧波（例如在六脈波式之整滾器中產生器） 畲被抑制，而且亦可抑制第5和第7諧波，使此種方式 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） I,~丨：-------- 丨_ (請先閲讀背面之注意事項寫本頁) 、I，!

V A7 B7 五、發明説明（8 ) 特別遘用於高功率之情況中。本發明供應直流電流之裝 置中，此種十二脈波式之變形的其它優點是：在變壓器 波37地電是 鼷器大流別 六壓大直特 為變可種< 作在上此63 可則艚明爐 。 置，整發弧造 裝式在本 m 構 之方樣。作之 式種逭性搡利 方此，用對有 種以持 '可形別 逭。維的變特 ，流鑛置式種 時霣堪裝波！ 力流可應脈属 能直仍供二亦 電應轉流十 } 供供蓮 《之者 低 Μ 時流置率 減置陣直裝功 .而裝故此應大 陣之40高供有 故式，或提滾具 J：-----—ο------ΐτ------ct (請先閲讀背面之注項再填寫本頁) 經濟部中央橾準局貝工消費合作社印裝 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) Α4规格（210Χ297.公釐）

Claims (1)

1. 經濟部中央樣準局属工消費合作社印策 A8 B8 317046 ._S 六、申請專利範圍 1. —種供應直滾霄流之裝置，係用於電動熔化糖中，特 別是用於霣弧《中，此種供應直流電流之裝置至少具 有一個變壓器（3),由外部供應三相電流至费壓器（3) 之主線園（5),且變壓器（3)至少具有一傾副線圖（6) ,副锿圈（6)則與整流器92)之橋式分支（7 , 8 , 9 ) 相連接且输出三相霣流至整流弟（2),整流器（2>則 在输出纗输出整流後之電壓且输出整流後之霣壓至負 載端，其中每一副線圖（6)之橋式分支（7 , 8 , 9 ) 的每一相至少各由兩個受控制之半導體（10, 11, 12 , 和13, 14, 15)構成，其控制角Ui.a 2)各不相同 ，且依據熔化櫬中由熔化過程所決定之P且抗波動值來 調整控制角，使得在不需其它無載回路之情況下所吸 收之無效功率仍然保持大約為定值。 2. 如申請專利範圍第1項之供應直流罨流之裝置，其中 具有一個計算單元，此種計算單元構成單片計算器 (例如微控制器），或構成多晶片計算器*特別是單 轚路板計算器或自動化裝置，例如儲存式可程式控制 器，VME匯流排系统或是一種工業用之涸人電腦（pc)。 3. 如申請專利範圍第1或第2項之供應直流電流之裝置 ，其中該計算單元構成一種高使用率之計算單元.其 上例如具有備用结構。 4. 如申請專利範圍第1或第2項之供應直流電流之装置 ',其中此裝置可在線上（on, line)受控制而形成可變 之控制角（a i , α 2 )。 . _ 1 1 一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4说格（210Χ297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Α 、1Τ V 8 8 8 8 ABCD 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 六、申請專利範圍 5. 如申請專利範圍第1項之供應直流電流之裝置，其中 此裝置可將所選取之直流電流的無效功率固定保持在 介於無載直流電壓之40¾和80¾之間的直流電臛範圍 中。 6. 如申請專利範圍第1或第2項之供應直流電流之装置 ,其中此裝置可將所選取之直.流電流的無效功率固定 保持在介於無載直流壓之40X和80X之間的直滾電 壓範圍中。 7. 如申請専利範圍第1或第2項之供應直流電淀之裝置 Ϋ ，其中此装置可由输出之直淀電壓'，二次側每兩栢之 間的電壓.控制角（αχ,αζ)之間的闞係以及所吸 收之無效功率，所產生之直流電流（I ),每兩相（U ) 間之交滾電壓的有效值，控制角（a i ,ct 2)之間的 W係來計算控制角（《1,« =)。 8. 如申請專利範圍第1項或第5項之供應直流電流之裝 置，其中此裝置可由輸出之直流電壓，二次刨每兩相 之間的電壓，控制角（α 1 , α 2 )之間的關偽以及所 吸收之無效功率，所産生之直流電波（I),每兩相（U) 間之交流電壓的，有效值，控制角（α 1 , « 2 )之間的 關係來計算控制角（α 1 , α 2 )。 9. 如申請專利範圍第1項或第5項之供應直流電流之裝 置，其中此裝置可由關偽式 -12- 本紙張尺皮適用中國國家標準（CNS )八4規格（210ΧΜ7公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) '1Τ Λ A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1.35 = - U ^ (cosa 1 + c 〇 s α 2 ) 2 « 及醞係式 Q頦定 Q额定，相輪 -=-'- 1 / 2 ( s i η α ι + s i η α z ) 1 . 351^ · Id 100X ⑵ 藉求解由此二M係式構成之具有兩傾方程式和兩個未 知数之方程式糸铳來獲得控制角（a i ,α 2),其中 Ud是所產生之直流電壓，吖是二次俚每兩相間之交流 電颳的有效值，是以百分比表示之在理 想直流功率中無效功率之相對額定成份。 經濟部中央標隼局負工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 10.如申請專利範圍第1或第2項之供應直流霣流之裝置 ，其中此裝置具有六贓波操作之整流器，此整滾器具 有兩届併聯之最好是同樣構造的三振波式直滾電流回 路，其中一個三鼯波式直淀電流回路之控制角（α u 和α i2)M及另一個三賑被式直淀堪滾回路之控制角 (α 21和α 22 )的形成方式需使所吸收之無效功辛大約 為定值且三脈波式直流電流回路之联波之相位餚移為 180。° 11.如申謫専利範圍第1或第5項之供應直淀電淀之装置 ，其中此装fi具有六脈波操作之整淀器，ft整淀器具 有兩個併媒之最好是同樣嫌造的三脈波式直流霣流回 -13-本纸張尺度適用中國國家標华（CNS ) A4現格（210 X 297公釐） 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 路•其中一個三脈波式直流霣流_路之控制角（(X11 和a u>M及另一β三贓波式直淀霣流回路之控制角 (β 21和α a )的形成方式霱使所吸收之無效功率大約 值且三脈波式直浪霣《[回路之κ波之栢位餳移為 \n\ . Ιδθ^Λ ο ·.·:‘ : ___ · 1^-14 …— 1 2 專利範園第1或第5項之供鏖直流；.淀之裝置 *其中此裝置具有十二脈波操作之整流器，此整流器 .具有兩個併聯之最好是同樣構造的六K波式直流霣流 Θ路（43, 44),其中每個六赈波式直流電流回路各具 有兩β最好是同漾構造之三脈波ά直流《淀回路（45. 46或47· 48),此處第一俚六脈波式直流霣流回路（43) 之第一届三脈波式直流霣流回路（46) Κ控制角（a ua 和a!2a>控制•第一俚六臁波式直淀®流回路（43)之 第二届三賑波式直流霣流回路（45)K控制角（α %和 aub)控制，第二個六脈波式直流«淀回路U4)之第 一個三臁波式直流霣滾回路（47>以控_角（α 21&和 α 22b )控制•第二届六K波式直流霣流回路（44 >之第 二饀三鼯波式直&霣流回路（48)以控制角（α 22七和 «2ib>控制，其中第二個六联波式直流霣流目路（43) 之控制角整流器0(11£1和0(1221,<11^和《121))以及 第二届六脈波式直流霣流回路（44>之控制角（《 2ia， -14- 本紙張尺度適用尹國國家標準（CNS ) A4洗格（210X297公釐} (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 _線(， A8 B8 • C8 D8 ~、申請專利範圍 a 22a . σ 21¾ 和 ct 22*5 ) 的構成方式箱使直流霣流回路 中所吸收之無效功率幾乎保持定值。 1,3 .如申請專利範圍第1或第5項之供®直流霣流之装 置，萁中用於十二臌波搡作之整淀器的二β變壓器 (35, 36 )是在相位锡移互相成30·之情況下供應三相 電浼。 14.如申請專利範Η第1或第2項之供懕直淀轚滾之裝 置，其中十二赈波搡作之整淀器在搡作上可形成六脈 波式操作之裝置以供應直流電流。 (請先閲讀背面之注^•項再填寫本頁) .裝( 訂 經濟部中央標準局負工消費合作社印裝 -15 - 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4現格（210 X 297公釐）